Дахова Екатерина Валерьевна

студент 4 курса, кафедра биологии и географии ДВГГУ, г. Хабаровск

Е-mail: ekaterina.0305@mail.ru

Целых Екатерина Дмитриевна

научный руководитель, д-р биол. наук, проф. ДВГГУ, г. Хабаровск

На сегодняшний день доказано, что потребление воды, бедной минеральными веществами, оказывает негативное влияние на механизмы гомеостаза, обмен минеральных веществ и воды в организме: усиливается выделение жидкости (диурез). Это связано с вымыванием внутри- и внеклеточных ионов из биологических жидкостей, их отрицательным балансом [3; 2].

Последние исследования экологической ситуации в России показали, что население, потребляющее воду с малым содержанием минеральных веществ подвержено риску многих заболеваний. Это гипертензия и изменения в коронарных сосудах, язва желудка, хронический гастрит, зоб, осложнения у беременных, новорожденных и грудных детей, такие как желтуха, анемия, проблемы роста [8].

Хотя большинство необходимых веществ поступает с продуктами питания, приготовление пищи на слабоминерализованной воде может заметно снизить общее поступление некоторых элементов. Причем эта нехватка гораздо серьезнее, чем при использовании такой воды только в питьевых целях. Современная диета большинства людей не в состоянии удовлетворить потребностей организма во всех необходимых веществах и, следовательно, любой фактор, способствующий потере минеральных веществ в процессе кулинарной обработки, может сыграть негативную роль. Вода с малой минерализацией нестабильна и как следствие проявляет высокую агрессивность по отношению к материалам, с которыми вступает в контакт. Эта вода легче растворяет металлы и некоторые органические компоненты труб, накопительныхемкостей.

Кальций и, в меньшей степени, магний в воде и продуктах питания являются защитными факторами, которые нивелируют воздействие токсичных элементов. Они могут предотвратить абсорбцию некоторых токсичных элементов (свинец, кадмий) из кишечника в кровь как путем прямой реакции связывания токсинов в нерастворимые комплексы, так и за счет конкуренции при всасывании Невзирая на то, что этот эффект ограничен, его нужно всегда учитывать. Население, употребляющее воду, бедную минеральными веществами, всегда больше подвержено риску воздействия токсичных веществ, чем то, которое пьет воду средней жесткости и минерализации [12]. Питьевая вода является для организма информацией мультифакторного характера. Характеристики питьевой воды регламентируются с точки зрения безопасности в эпидемическом и радиационном отношении, безвредности по химическому составу и благоприятных органолептических свойств [6]. При поступлении в питьевую воду продуктов, обладающих иммунотоксическим действием, изменяется качественный и количественный состав крови [11]. Наблюдаются изменения в репродуктивной системе [12]поражается центральная нервная система и формируются вегетативные нарушения [5; 10]. Таким образом, проблема, связанная с определением влияния характеристик питьевой воды на физиологические реакции организма является актуальной

Цель данного исследования: адаптивные изменения показателей сердечнососудистой и дыхательной систем студентов БХФ 18—21 года под влиянием органолептических, физико-химических характеристик и элементного состава питьевой воды.

Исследованы функциональные характеристики сердечнососудистой системы (ССС): частота сердечных сокращений (ЧСС), артериальное давление (АД), систолический объем крови (СО), минутный объем крови (МОК), адаптационный потенциал (АП) и дыхательнойсистемы (ДС): частота дыхательных движений (ЧДД), экскурсия грудной клетки (Эгк). Для расчета АП, Эгк использовались соматометрические: рост (Р), обхват грудной клетки (ОГК) и соматоскопические: масса тела (МТ) характеристики учащихся ДВГГУ (n=25), 18—21 года (n♂=13; n♀=12), в зимнее время 2010—2011 гг.

В питьевой воде централизованного водоснабжения Центрального района, Северного и Южного территориальных округов г. Хабаровска, с использованием метода атомно-эмиссионной спектроскопии, с анализом образцов на квадрупольном спектрометре, определялось содержание элементов: Cr, Mn, Fe, Co, Cu, Zn, As, Se, Sr, Cd, Ba, Hg, Pb на базе Испытательного центра Института тектоники и геофизики им. Ю.А. Косыгина ДВО РАН. Полученные данные рассматривались по отношению к предельно допустимой концентрации (ПДК). В условиях лаборатории физической и коллоидной химии ДВГГУ определялись органолептические и физико-химические характеристики питьевой воды (цветность, мутность, запах, кислотность, редокс-потенциал, электропроводность).

Для математической обработки данных использовались общепринятые методы: расчет коэффициента Стьюдента, ошибки средней (±m). Применялся метод математической статистики, интерполируемый с гауссовским типом моделей: корреляционный анализ по ранговому коэффициенту корреляции Спирмена [1]. Для уточнения положений исследования использовался методопределения интегрального показателя функционального отклика организма (ИПФО) под действием множества факторов внешней среды [4]. По современным представлениям относительный градиентфункции ИПФО, при изменении одного из параметров, пропорционален отклонению этого параметра от нормативного показателя (Х_оi), при котором адаптационные нагрузки на организм наименьшие:

,

где: П ─ знак произведения;

exp ─ знак экспоненциального множителя;

2nL_i² ─ масштабный множитель;

L_i ─ масштаб допустимых изменений;

К (Х₁,…Х_n) ─ функция, отражающая отклонения воздействия факторов внешней среды от нормативных;

n ─ количество сомножителей.

Калибровка ИПФО происходит при делении на 5 частей с нормированным шагом Х_i Х_оi = √ 2^m+1, при m = 0, 1, 2, 3, 4, и имеет следующие ранги: «Региональная норма»: 0,882<К= (Х₁,….,Х_n) ≤1; «Привычные отклонения»: 0,778 < К = (Х₁,….,Х_n) ≤0,882; «Функциональное напряжение»: 0,606<К = (Х₁,….,Х_n) ≤0,778; «Дисфункциональное состояние организма»: 0,367<К = (Х₁,…,Х_n) ≤0,606; «Дизадаптационное (патологическое) состояние системы» (организма): К = (Х₁,….,Х_n) ≤0,367. При К = (Х₁,….,Х_n) = 1 адаптационные нагрузки минимальны.

По результатам проведенного исследования создана база данных по составу характеристик питьевой воды в трех районах города Хабаровска, и ее влияния  на показатели ССС и ДС студентов БХФ 18—21 года.

Для математических расчетов использовались статистический пакет SPSS и офисный пакет MicrosoftOfficeExcel 2007.

Анализ органолептических и физико-химических характеристик питьевой воды, потребляемой студентами, проживающими в Центральном районе, Северном и Южном территориальных округах г. Хабаровска показал повышение показателей электропроводности, который составил 8,05 (норматив — 1 мВт/см²); мутности — 2,7 (норматив — ≤1,5 ЕМФ,по формазину), запаха — 2,56 (норматив — ≤ 2, вбаллах), кислотности — 5,12 (норматив pH — 5,0). В пределах нормы найденыпоказатели редокс-потенциала (стандарт 361 мВ) и цветности (нормативы — ≤ 20—35градусов).

Анализ состава примесей элементов (Cr, Mn, Fe, Co, Cu, Zn, As, Se, Sr, Cd, Ba, Hg, Pb) выявилдефицитное содержание эссенциальных (Fe, Co, Cu, ZnCr, Se, Mn) и условно эссенциальных (As) элементов [9]. Содержание токсичных элементов (Sr, Cd, Ba, Hg, Pb) — ниже ПДК. Любой из элементов, в зависимости от концентрации, а точнее от поступившей дозы, может положительно или отрицательно влиять на здоровье человека. Для нормального развития организма доза Co, Cr, Se равна 0,001 мг/сутки.Токсичным для организма человека является поступление Co 100 мг, Cr 100 мг, Se10 мг.

Обследование студентов II, IV курсов выявило увеличение ЧДД: у юношей — 25,6±1,87, у девушек — 25,57±1,61; и увеличение АД обследуемых, не соответствующие возрастному нормативу (табл. 1).

Таблица 1

Некоторые функциональные показатели (M±m) сердечнососудистой и дыхательной систем студентов II, IV курсов БХФ ДВГГУ (18—21 года), (n=25)

Примечание: жирным шрифтом обозначены показатели, отличные от нормативных.

В результате анализа определен характер влияния характеристик питьевой воды, употребляемой студентами, на показатели ССС и ДС. ЧДД находится в корреляционной зависимости с физико-химическими (редокс-потенциал) и органолептическими (мутность, цветность, запах) показателями, а так же с составом элементов-примесей питьевой воды (Cr, Mn, Fe, Co, Cu, As, Se, Sr, Cd, Ba, Hg, Pb). ЧДД увеличивается при повышении электропроводности, мутности, запаха.

Характеристики ССС, в частности СО, находится в корреляционной зависимости с редокс-потенциалом, мутностью, Mn, Fe, Ba, Pb. Увеличение СО крови связано с повышением показателей мутности. На повышение показателей АП также влияет повышенная кислотность питьевой воды.

Анализ ИПФО, отражающий совокупное влияние нескольких факторов, выявил из числа исследуемых факторов, те которые наиболее негативно сказываются на здоровье человека. Это дефицит содержания микроэлементов: Se, Сu, Pb, Cd, Sr, As, Zn. В наибольшем дефиците находятся Se, Сu, недостаток которых свойственен региону Дальнего Востока. Не смотря на то, что Pb, Cd относятся к тяжелым металлам, также жизненно необходимы, их значимость обусловлена металло-лигандным гомеостазом организма.

По итогам анализа ИПФО, составлена иерархия влияния негативных (дефицитные) факторов питьевой воды централизованных водоисточников на организм обследованных учащихся, даны адресные рекомендации.

Таким образом, анализ органолептических и физико-химических характеристик питьевой воды централизованного водоснабжения, потребляемой учащихся, проживающих в Центральном районе, Северном и Южном территориальных округах г. Хабаровска, показал отклонение от нормы в виде превышения показателей электропроводности, кислотности, мутности, запаха. Редокс потенциал и цветность соответствуют нормам.

Оценка состава примесей элементов в питьевой воде (Cr, Mn, Fe, Co, Cu, Zn, As, Se, Sr, Cd, Ba, Hg, Pb) выявила дефицит определенных элементов (Se, Сu, Pb, Cd, Sr, As, Zn), что явилось главным составляющим адресных рекомендаций по ИПФО. Выявлены корелляционные связи характеристик питьевой воды на показатели сердечнососудистой и дыхательной систем, проявляющиеся в повышении: артериального давления, систолического объема крови, адаптационного потенциала, частоты дыхательных движений.

Здоровье населения г. Хабаровска напрямую зависит от качества потребляемой питьевой воды. В первую, очередь в плане ежедневного использования стоит обратить наибольшее внимание на необходимость возможных мер улучшения функциональных характеристик сердечнососудистой и дыхательной систем путем восполнения недостатка микроэлементов с использованием в суточном рационе питания продуктов с высоким содержаниемSe и Сu. К биохимическим особенностям региона Хабаровского края относятся: низкое содержание Se, Zn и Сu.

Список литературы

1.Ермолаев О.Ю. Математическая статистика для психологов / О.Ю. Ермолаев. М.: Московский психол.-соц. ин-т Из-во Флинт, 2003.

2.Кондратьева Л.М. Экологический риск загрязнения водных экосистем / Л.М. Кондратьева. Владивосток: Дальнаука, 2005. — С. 75—76 (299 с.).

3.Мотрич Е.Л. Демографическая ситуация в Дальневосточном федеральном округе / Е.Л. Мотрич // Народонаселение, 2004. — № 2 (24). — С. 37—48.

4.Матюхин В.А. Экологическая физиология человека и восстановительная медицина / В.А. Матюхин, А.Н. Разумов. М.: ГЭОТАР МЕДИЦИНА, 1999.

5.Рябкова В.А. Медико-экологическая оценка влияния загрязнения р. Амур на биоту и состояние здоровья населения Приамурья /В.А. Рябкова, B.C. Таловская, В.А. Добрых, и др. // Дальневосточный Медицинский журнал, 2006.

6.Санитарные правила и нормы Российской Федерации (СанПиН РФ) 2.1.4.1074—01, с указанием предельно допустимой концентрации (ПДК) веществ в воде (СанПиН 2.1.4.559—96).

7.Руководство по медицинской географии / под ред. А.А. Келлера, О.П. Щепина, А.В. Чаклина. СПб.: Гиппократ, 1993. — С. 80—201 (352 с.).

8.Сверлова Л.И. Загрязнение природной среды и экологическая патология человека / Л.И. Сверлова, Н.В. Воронина.  Хабаровск: ООП ККГС, 2001. — 216 с.

9.Скальный А.В. Биоэлементы в медицине / А.В. Скальный, И.А. Рудаков. М: Издательский дом «Оникс 21 век»: Мир, 2004. — 272 с.

10.Dossetor J.F. Model car fuel poisoning / J.F. Dossetor, I.E. Janzen, Seem C.P. Chan // Ann. Clin. Biochem., 2005.

11.Karrow N. A. Evaluation of the immunomodulatory effects of the disinfection by-product sodium chlorite, in female B6C3F1 mice. A drinking water study / N.A. Karrow, T.L. Guo, J. McCay, et al. // Drug and Chem. Toxicol., 2001.

12.Ren Qian. Investigation of the tap water organic extracts toxic effects for the mouse male’s reproductive function / Ren Qian, Cao Bo, Qiu Zhi-qun, et al. // Di-san junyi daxue xuebao = Acta acad. med. mil. tertiae., 2005.